JP4273911B2 - Vehicle exhaust purification system - Google Patents

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Description

本発明はエンジンの排ガス中に含まれるカーボン微粒子等の粒子状物質をフィルタで捕集する車両の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for a vehicle that collects particulate matter such as carbon fine particles contained in exhaust gas of an engine with a filter.
エンジン、特に、ディーゼルエンジンの排ガス中にはカーボン微粒子等を核とする粒子状物質(PM:Particulate Material)が混入しており、このPMを大気中に放出することなく捕集するためにディーゼルエンジンの排気系にディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)システムを設けることが研究され、一部で実用化も図られている。   Particulate matter (PM: Particulate Material) whose core is carbon particulates is mixed in the exhaust gas of engines, especially diesel engines, and diesel engines to collect PM without releasing it into the atmosphere A diesel particulate filter (DPF) system has been studied to be installed in the exhaust system, and some of the exhaust systems have been put into practical use.
このDPFシステムは約9割のPM浄化率を有し、今後更に厳しくなるPM規制への適合のためには欠かせない後処理技術であるが、フィルタで捕集したPMはフィルタに堆積してその量が増加していくため、これを焼却してDPFを再生する必要がある。特に、PM堆積量がPM堆積限界に達した場合にPMの燃焼が開始されると多量のPMが過度に燃焼してしまうことから、DPFが異常な高温となって破損する恐れがあるため、確実にPMをフィルタから除去してPM堆積量がPM堆積限界に達することがないようにする必要がある。   This DPF system has a PM purification rate of about 90%, and is an aftertreatment technology that is indispensable for complying with PM regulations that will become stricter in the future. However, PM collected by the filter is deposited on the filter. Since the amount increases, it is necessary to incinerate this to regenerate the DPF. In particular, when the PM deposition amount reaches the PM deposition limit, if PM combustion is started, a large amount of PM is excessively combusted, so the DPF may be damaged at an abnormally high temperature. It is necessary to ensure that the PM is removed from the filter so that the PM deposition amount does not reach the PM deposition limit.
このため、近年、酸化触媒を利用した連続再生式DPFと呼ばれるシステムが提案されている。この連続再生式DPFは、酸化触媒で生成したNO2 を利用してフィルタに堆積したPMを低排ガス温度から連続的に酸化処理(燃焼)することにより、フィルタの連続再生を行うシステムである。ところが、市街地走行等のように排ガス温度の低い状態が継続するような運転条件では、この酸化触媒を用いた連続再生式DPFだけでは十分なPM燃焼(酸化)が得られず、フィルタの連続再生が成立しないため、強制的にPMを酸化(燃焼)除去する強制再生制御が必要である。 For this reason, in recent years, a system called a continuous regeneration type DPF using an oxidation catalyst has been proposed. This continuous regeneration type DPF is a system that performs continuous regeneration of a filter by continuously oxidizing (burning) PM accumulated on the filter from a low exhaust gas temperature using NO 2 generated by an oxidation catalyst. However, under operating conditions where the exhaust gas temperature is low, such as in urban areas, sufficient PM combustion (oxidation) cannot be obtained with the continuous regeneration DPF using this oxidation catalyst, and the filter is continuously regenerated. Therefore, forced regeneration control for forcibly removing (combusting) PM is necessary.
この強制再生制御は走行中に燃料のポスト噴射、或いはバーナや電気ヒータにによる加熱等を行ってフィルタ温度をPMが酸化(燃焼)する温度に昇温することにより、強制的にフィルタに堆積したPMを酸化(燃焼)除去してフィルタを再生する制御である。例えば、特許文献1,2には、PM堆積量に応じてバーナや電気ヒータの加熱による走行時強制再生制御を行う排気浄化装置の例が開示されている。   In this forced regeneration control, fuel is deposited on the filter by increasing the filter temperature to a temperature at which PM is oxidized (combusted) by performing post injection of fuel or heating by a burner or an electric heater during traveling. This is control for regenerating the filter by oxidizing (burning) and removing PM. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose an example of an exhaust purification device that performs forced regeneration control during traveling by heating a burner or an electric heater according to the amount of accumulated PM.
特公平3−9285号公報Japanese Patent Publication No. 3-9285 特開平8−284643号公報JP-A-8-284463
しかしながら、このような走行時強制再生制御は極低負荷運転等、排ガス温度が大幅に低い場合には成立しないことがあり、このような運転条件が継続される場合には、更にフィルタへのPM堆積量が増加し、PM堆積限界を超過してフィルタ破損に至るおそれがある。   However, such a forced regeneration control during traveling may not be established when the exhaust gas temperature is significantly low, such as extremely low load operation, and when such operating conditions are continued, the PM to the filter is further increased. The amount of deposition increases, and the PM deposition limit may be exceeded, leading to filter failure.
従って、本発明は上記の問題点に鑑み、いかなる運転条件でも、PMの過堆積によるフィルタ破損を発生させない車両の排気浄化装置を提供することを課題とする。   Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a vehicle that does not cause filter damage due to excessive PM deposition under any operating condition.
上記課題を解決する第1発明の車両の排気浄化装置は、エンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、前記フィルタへの前記粒子状物質の堆積量を検出する粒子状物質堆積量検出手段と、前記粒子状物質堆積量が所定量となった場合に警告を発する警告手段と、前記フィルタに堆積した前記粒子状物質を強制的に酸化除去して強制再生する強制再生手段と、前記粒子状物質堆積量検出手段の粒子状物質堆積量検出値に基づいて前記フィルタの強制再生制御を行う強制再生制御手段とを有し、この強制再生制御手段では、前記粒子状物質堆積量が増加して、前記粒子状物質堆積量検出値が第1設定値に達する第1の状態となったときには、車両走行時に前記強制再生手段を作動させることにより、前記フィルタを強制的に再生する走行時強制再生を行い、前記粒子状物質堆積量が更に増加して、前記粒子状物質堆積量検出値が前記第1設定値よりも高い第2設定値に達する第2の状態となったときには、停車時に前記強制再生手段を作動させることにより、前記フィルタを強制的に再生する停車時強制再生を行い、前記粒子状物質堆積量が更に増加して、前記粒子状物質堆積量検出値が前記第2設定値よりも高い第3設定値に達する第3の状態となったときには、前記警告手段を作動させて警告を発することを特徴とする。   An exhaust emission control device for a vehicle according to a first aspect of the present invention that solves the above problem includes a filter that collects particulate matter contained in engine exhaust gas, and a particulate matter that detects the amount of particulate matter deposited on the filter. Substance accumulation amount detection means, warning means for issuing a warning when the particulate matter accumulation quantity reaches a predetermined amount, and forced regeneration forcibly removing the particulate matter deposited on the filter by forcible regeneration And forced regeneration control means for performing forced regeneration control of the filter based on the particulate matter accumulation amount detection value of the particulate matter accumulation amount detection means. In the forced regeneration control means, the particulate matter When the accumulation amount increases and the particulate matter accumulation amount detection value reaches the first state where the first set value is reached, the filter is forcibly activated by operating the forced regeneration means when the vehicle is traveling. In the second state, the generated particulate matter accumulation amount is further increased, and the particulate matter accumulation amount detection value reaches a second set value higher than the first set value. When the vehicle is stopped, the forced regeneration means is operated to forcibly regenerate the filter so that the filter is forcibly regenerated. The particulate matter accumulation amount further increases, and the particulate matter accumulation amount detection value When the third state reaches a third set value higher than the second set value, the warning means is activated to issue a warning.
また、第2発明の車両の排気浄化装置は、第1発明の車両の排気浄化装置において、前記強制再生制御手段では、前記第3の状態となったとき、排ガス温度を所定温度以上にならないように車両の走行制限をすることにより、前記フィルタの温度を前記所定温度以上に上げないようにすることを特徴とする。   The exhaust emission control device for a vehicle according to a second aspect of the present invention is the exhaust purification device for a vehicle according to the first aspect, wherein the forced regeneration control means prevents the exhaust gas temperature from exceeding a predetermined temperature when the third state is reached. Further, by limiting the travel of the vehicle, the temperature of the filter is prevented from being raised above the predetermined temperature.
また、第3発明の車両の排気浄化装置は、第1又は第2発明の車両の排気浄化装置において、強制再生報知手段を有し、前記強制再生制御手段では、前記第1の状態となったとき、前記強制再生報知手段を作動させて走行時強制再生を実行中であることを報知し、前記第2の状態となったとき、前記強制再生報知手段を作動させて停車時強制再生を行う必要があることを報知することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exhaust emission control apparatus for a vehicle according to the first or second aspect of the present invention, comprising forced regeneration notification means, wherein the forced regeneration control means is in the first state. The forced regeneration notification means is operated to notify that the forced regeneration during traveling is being executed, and when the second state is reached, the forced regeneration notification means is operated to perform forced regeneration when the vehicle is stopped. It is characterized by notifying that it is necessary.
また、第4発明の車両の排気浄化装置は、第1、第2又は第3発明の車両の排気浄化装置において、前記粒子状物質堆積量検出手段として、フィルタ差圧に基づいて前記粒子状物質堆積量を検出する第1検出手段と、空気過剰率が所定の閾値以下となる空気過剰率頻度とフィルタ温度が所定の閾値以上となるフィルタ温度頻度とに基づく簡易計算によって前記粒子状物質堆積量を検出する第2検出手段とを有し、前記強制再生制御手段では、前記第1検出手段で検出した第1粒子状物質堆積量と、前記第2検出手段で検出した第2粒子状物質堆積量の大きい方を選択して前記粒子状物質堆積量検出値とすることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a vehicle exhaust gas purification apparatus according to the first, second or third aspect of the present invention, wherein the particulate matter accumulation amount detecting means is based on a filter differential pressure. The particulate matter deposition amount by a simple calculation based on a first detection means for detecting a deposition amount, an air excess rate frequency at which the excess air ratio is equal to or lower than a predetermined threshold, and a filter temperature frequency at which the filter temperature is equal to or higher than a predetermined threshold. The forced regeneration control means, wherein the forced regeneration control means detects the first particulate matter accumulation amount detected by the first detection means and the second particulate matter deposition detected by the second detection means. The larger amount is selected as the particulate matter deposition amount detection value.
また、第5発明の車両の排気浄化装置は、第4発明の車両の排気浄化装置において、前記粒子状物質堆積量検出手段として、車両の走行距離を検出する第3検出手段を有し、前記強制再生制御手段では、前記第3検出手段で検出した走行距離が所定の走行距離に達するごとに前記強制再生制御手段を作動させて前記フィルタの強制再生を行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a vehicle exhaust gas purification apparatus according to the fourth aspect of the invention, wherein the particulate matter accumulation amount detection means includes a third detection means for detecting a travel distance of the vehicle, The forced regeneration control means is characterized in that the forced regeneration control means is operated to perform forced regeneration of the filter every time the travel distance detected by the third detection means reaches a predetermined travel distance.
第1発明の車両の排気浄化装置によれば、粒子状物質堆積量が増加して、粒子状物質堆積量検出値が第1設定値に達する第1の状態となったときには、車両走行時に前記強制再生手段を作動させることにより(ポスト噴射等)、フィルタを強制的に再生する走行時強制再生を行い、粒子状物質堆積量が更に増加して、粒子状物質堆積量検出値が第1設定値よりも高い第2設定値に達する第2の状態となったときには、停車時に強制再生手段を作動させることにより(ポスト噴射等)、フィルタを強制的に再生する停車時強制再生を行い、粒子状物質堆積量が更に増加して、粒子状物質堆積量検出値が第2設定値よりも高い第3設定値に達する第3の状態となったときには、警告手段を作動させて粒子状物質堆積量の異常を警告することを特徴とするため、エンジンの運転性能の悪化を抑制し、且つ、いかなる運転条件でも、粒子状物質の過堆積によるフィルタ破損を発生させないようにすることができる。即ち、連続再生成立の場合には強制再生制御を行わずに燃費を確保することができ、走行時強制再生と停車時強制再生の2段階の強制再生制御により、強制再生の成立性を向上させることができ、更に何れの強制再生も不成立の場合には、フィルタ保護の観点から、粒子状物質堆積量の異常警告によりディーラでのフィルタ整備を促すため、粒子状物質の過堆積によるフィルタ破損を確実に防止することができる。   According to the exhaust emission control device for a vehicle of the first aspect of the present invention, when the particulate matter deposition amount increases and the particulate matter deposition amount detection value reaches the first set value that reaches the first set value, the vehicle travels when the vehicle travels. By operating the forced regeneration means (post injection, etc.), the filter is forcibly regenerated during running, the particulate matter deposition amount further increases, and the particulate matter deposition amount detection value is set to the first value. When the second state reaches a second set value higher than the value, the forced regeneration means is operated at the time of stopping (post injection, etc.) to perform forced regeneration at the time of stopping to forcibly regenerate the filter. When the particulate matter deposition amount further increases and the particulate matter deposition amount detection value reaches the third set value that is higher than the second set value, the warning means is activated to activate the particulate matter deposition. Warning of abnormal amount To, to suppress deterioration of the operating performance of the engine, and, in any operating condition, it is possible to prevent generation of filter damage due to excessive deposition of the particulate matter. That is, when continuous regeneration is established, fuel consumption can be ensured without performing forced regeneration control, and the forced regeneration control in two stages of forced regeneration during driving and forced regeneration when stopped improves the feasibility of forced regeneration. In addition, if any forced regeneration is not established, in order to promote filter maintenance at the dealer by an abnormal warning of the amount of accumulated particulate matter, filter damage due to excessive accumulation of particulate matter can be promoted. It can be surely prevented.
また、第2発明の車両の排気浄化装置によれば、第3の状態となったとき、排ガス温度が所定温度以上にならないように車両の走行制限をすることにより、フィルタの温度を前記所定温度以上に上げないようにするため、ディーラでフィルタ整備を行う前に粒子状物質の異常燃焼が発生してフィルタの劣化や破損が生じるのを防ぐことができる。   According to the exhaust emission control device for a vehicle of the second aspect of the invention, when the vehicle enters the third state, the vehicle temperature is restricted so that the exhaust gas temperature does not exceed a predetermined temperature, whereby the temperature of the filter is set to the predetermined temperature. In order not to raise it more than this, it is possible to prevent the filter from being deteriorated or broken due to abnormal combustion of particulate matter before the filter maintenance by the dealer.
また、第3発明の車両の排気浄化装置によれば、第1の状態となったとき、強制再生報知手段を作動させて走行時強制再生を実行中であることを報知し、第2の状態となったとき、強制再生報知手段を作動させて停車時強制再生を行う必要があることを報知するため、ドライバは容易に運転状態(走行時強制再生状態)や停車時強制再生時期を把握することができる。   Further, according to the exhaust emission control device for a vehicle of the third invention, when the first state is reached, the forced regeneration notification means is operated to notify that the forced regeneration during traveling is being executed, and the second state When it becomes, the driver can easily know the driving state (forced regeneration state when traveling) and the forced regeneration time when the vehicle is stopped in order to notify that it is necessary to perform the forced regeneration when stopping. be able to.
また、第4発明の車両の排気浄化装置によれば、粒子状物質堆積量検出手段として、フィルタ差圧に基づいて粒子状物質堆積量を検出する第1検出手段と、空気過剰率が所定の閾値以下となる空気過剰率頻度とフィルタ温度が所定の閾値以上となるフィルタ温度頻度とに基づく簡易計算によって粒子状物質堆積量を検出する第2検出手段とを有し、第1検出手段で検出した第1粒子状物質堆積量と、第2検出手段で検出した第2粒子状物質堆積量の大きい方を選択して粒子状物質堆積量検出値とするため、より確実に強制再生時期を検出することができる。   According to the exhaust emission control device for a vehicle of the fourth aspect of the invention, as the particulate matter accumulation amount detection means, the first detection means for detecting the particulate matter accumulation amount based on the filter differential pressure, and the excess air ratio is predetermined. And a second detection means for detecting the particulate matter accumulation amount by a simple calculation based on the frequency of excess air ratio below the threshold and the filter temperature frequency at which the filter temperature is above the predetermined threshold, and is detected by the first detection means. Since the larger of the first particulate matter accumulation amount and the second particulate matter accumulation amount detected by the second detection means is selected and used as the particulate matter accumulation amount detection value, the forced regeneration timing is detected more reliably. can do.
また、第5発明の車両の排気浄化装置によれば、粒子状物質堆積量検出手段として、車両の走行距離を検出する第3検出手段を有し、第3検出手段で検出した走行距離が所定値に達するごとに強制再生制御手段を作動させてフィルタの強制再生を行うため、より確実に強制再生を行うことができる。   According to the exhaust emission control device for a vehicle of the fifth aspect of the invention, the particulate matter accumulation amount detection means has the third detection means for detecting the travel distance of the vehicle, and the travel distance detected by the third detection means is predetermined. Each time the value is reached, the forced regeneration control means is operated to perform forced regeneration of the filter, so that forced regeneration can be performed more reliably.
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態に係る車両の排気浄化装置の構成図、図2は前記排気浄化装置における強制再生制御の説明図、図3は前記強制再生制御におけるフェイルモード時の走行制限の説明図、図4は前記強制再生制御における強制再生開始時期の判断手順を示す説明図である。また、図5,図6及び図7は前記強制再生制御で用いるPM堆積量の簡易計算手法の説明図、図8は走行時強制再生制御の説明図、図9は停車時強制再生制御の説明図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust emission control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of forced regeneration control in the exhaust purification device, and FIG. 3 is a travel restriction in a fail mode in the forced regeneration control. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a procedure for determining the forced regeneration start time in the forced regeneration control. 5, FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams for explaining a simple calculation method of the PM accumulation amount used in the forced regeneration control, FIG. 8 is a diagram for explaining forced regeneration control during travel, and FIG. 9 is a diagram for explaining forced regeneration control during stoppage. FIG.
図1に例示するトッラクやバスなどの車両のディーゼルエンジン1は、直列4気筒エンジンであり、燃焼室内に燃料噴射を行うためのインジェクタ2が各気筒に設けられている。インジェクタ2からの燃料噴射時期や燃料噴射量はエンジンECU(Electronic Controlled Unit)によって制御される。即ち、エンジン駆動の高圧ポンプ4から吐出される高圧燃料を、エンジンECU3で制御される燃圧調整部5で安定化した後、コモンレール6に導き、コモンレール6から分岐された各燃料管路7を介して各インジェクタ2に供給される。そして、各インジェクタ2に備えた図示しない電磁バルブの開時期や開時間が、エンジンECU3で演算された燃料噴射時期や燃料噴射量に基づいて制御されることにより、各インジェクタ2から各燃焼室への燃料噴射時期や燃料噴射量が制御される。   A diesel engine 1 of a vehicle such as a truck or a bus illustrated in FIG. 1 is an in-line four-cylinder engine, and an injector 2 for injecting fuel into a combustion chamber is provided in each cylinder. The fuel injection timing and fuel injection amount from the injector 2 are controlled by an engine ECU (Electronic Controlled Unit). That is, the high-pressure fuel discharged from the engine-driven high-pressure pump 4 is stabilized by the fuel pressure adjusting unit 5 controlled by the engine ECU 3, then led to the common rail 6, and through each fuel pipe 7 branched from the common rail 6. Are supplied to each injector 2. And the opening timing and opening time of an electromagnetic valve (not shown) provided in each injector 2 are controlled based on the fuel injection timing and the fuel injection amount calculated by the engine ECU 3, so that each injector 2 moves to each combustion chamber. The fuel injection timing and the fuel injection amount are controlled.
エンジンECU3では、クランク角センサ8によるディーゼルエンジン1のクランク角検出値から求めるディーゼルエンジン1の回転数と、アクセルペダル踏込量センサ9によるアクセルペダル踏込量検出値とに基づいて燃料噴射量及び燃料噴射時期を求める。   In the engine ECU 3, the fuel injection amount and the fuel injection are based on the rotational speed of the diesel engine 1 obtained from the crank angle detection value of the diesel engine 1 by the crank angle sensor 8 and the accelerator pedal depression amount detection value by the accelerator pedal depression amount sensor 9. Ask for time.
そして、エンジンECU3では、燃料の主噴射制御に加え、詳細は後述するが、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)10の走行時強制再生制御や停車時強制再生制御を行うため、前記主噴射後の膨張行程や排気行程で更に追加の燃料をインジェクタ2から噴射させる追加燃料噴射(ポスト噴射)の制御も行う。即ち、エンジンECU3は強制再生制御手段としても機能する。   The engine ECU 3 performs the forced regeneration control during travel and the forced regeneration control during stop of the diesel particulate filter (DPF) 10 in addition to the fuel main injection control, and the expansion after the main injection is performed. Control of additional fuel injection (post-injection) in which additional fuel is injected from the injector 2 in the stroke or exhaust stroke is also performed. That is, the engine ECU 3 also functions as a forced regeneration control unit.
ディーゼルエンジン1の排気系には、排気マニホールド12と、ターボチャージャの排ガスタービン16と、排ガスタービン16を介して排気マニホールド12に接続された排気管13と、排気管13の途中に配備されたDPFシステムである排気後処理装置11とが設けられている。従って、ディーゼルエンジン1の燃焼室から排出された排ガスは、排気マニホールド12、排ガスタービン16、排気管13、排気後処理装置11と順に流れて大気中に放出される。   The exhaust system of the diesel engine 1 includes an exhaust manifold 12, an exhaust gas turbine 16 of a turbocharger, an exhaust pipe 13 connected to the exhaust manifold 12 through the exhaust gas turbine 16, and a DPF provided in the middle of the exhaust pipe 13. An exhaust aftertreatment device 11 as a system is provided. Therefore, the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the diesel engine 1 flows in order through the exhaust manifold 12, the exhaust gas turbine 16, the exhaust pipe 13, and the exhaust aftertreatment device 11 and is released into the atmosphere.
排気後処理装置11はフィルタ10と、フィルタ10の前段(上流側)に配置された前段触媒14と、フィルタ10の後段(下流側)に配置された後段触媒15とを有してなるものである。   The exhaust aftertreatment device 11 includes a filter 10, a pre-stage catalyst 14 disposed at the front stage (upstream side) of the filter 10, and a post-stage catalyst 15 disposed at the rear stage (downstream side) of the filter 10. is there.
フィルタ10はSiCやコージェライトなどのセラミックス製であり、多数の排ガス流路を並列状に積層してなるハニカム構造体となっており、互いに隣り合う各排ガス流路の上流側と下流側の何れか一方の端部が閉鎖され、他方の端部が開放されている。従って、排ガスは、上流側端部が開放されて下流側端部が閉鎖された排ガス流路に流入した後、これらの排ガス流路を形成する側壁を通過して、隣りの排ガス流路(上流側端部が閉鎖されて下流側端部が開放された排ガス流路)に流入し、これらの排ガス流路の下流側端部から排出される。このとき、排ガス中に含まれるカーボン粒子等の粒子状物質(PM)が、前記側壁部で捕集される。   The filter 10 is made of ceramics such as SiC and cordierite, and has a honeycomb structure in which a large number of exhaust gas passages are stacked in parallel. Either the upstream side or the downstream side of each exhaust gas passage adjacent to each other. One end is closed and the other end is open. Therefore, after the exhaust gas flows into the exhaust gas flow channel whose upstream end is opened and the downstream end is closed, the exhaust gas passes through the side walls forming these exhaust gas flow channels and is adjacent to the exhaust gas flow channel (upstream). Into the exhaust gas passages whose side end portions are closed and the downstream end portions are opened, and discharged from the downstream end portions of these exhaust gas passages. At this time, particulate matter (PM) such as carbon particles contained in the exhaust gas is collected at the side wall portion.
前段触媒14は触媒担持体21に担持されており、触媒担持体21は両端が開放されて排ガスを上流側から下流側へ容易に通過させることができる構造となっている。前段触媒14はPtなどの酸化触媒であり、排ガス中のNOをO2 で酸化させて高活性なNO2 を生成する。このNO2 により、低排ガス温度(例えば250℃程度)からフィルタ10に堆積したPMを酸化除去することができ、フィルタ10の連続再生を行うことができる。なお、必ずしも前段触媒14を設ける場合に限定するものではなく、前段触媒14を設けずフィルタ10に酸化触媒を担持させた場合や、前段触媒14とフィルタ10に酸化触媒を担持させたものとを組み合わせた場合にも、フィルタ10の連続再生を行うことができる。 The pre-stage catalyst 14 is supported on a catalyst carrier 21, and the catalyst carrier 21 has a structure in which both ends are opened so that exhaust gas can easily pass from the upstream side to the downstream side. Precatalyst 14 is an oxidation catalyst such as Pt, to produce a highly active NO 2 by oxidizing NO in the exhaust gas O 2. With this NO 2 , PM deposited on the filter 10 can be oxidized and removed from a low exhaust gas temperature (for example, about 250 ° C.), and the filter 10 can be continuously regenerated. Note that the present invention is not necessarily limited to the case where the front stage catalyst 14 is provided. The case where the front stage catalyst 14 is not provided and the filter 10 carries the oxidation catalyst, or the front stage catalyst 14 and the filter 10 which carries the oxidation catalyst are used. Even when combined, the filter 10 can be continuously regenerated.
後段触媒15も、Ptなどの酸化触媒であって触媒担持体22に担持されており、触媒担持体22も、両端が開放されて排ガスを上流側より下流側へ容易に通過させることができる構造となっている。後段触媒15は、強制再生時に生じるCOを酸化して、COが大気中に放出されてしまうのを防止するためのものである。   The post-stage catalyst 15 is also an oxidation catalyst such as Pt, and is supported on the catalyst carrier 22, and the catalyst carrier 22 is also open at both ends so that the exhaust gas can easily pass from the upstream side to the downstream side. It has become. The post-stage catalyst 15 is for oxidizing the CO generated during forced regeneration and preventing the CO from being released into the atmosphere.
また、排気後処理装置11には差圧センサ23、圧力センサ24及び温度センサ25,26が設けられている。差圧センサ23では、フィルタ10の前後(上流側と下流側)における排ガスの差圧を検出してエンジンECU3へ検出信号を出力し、圧力センサ24では、フィルタ10の上流側の排ガス圧力を検出してエンジンECU3へ検出信号を出力し、温度センサ25,26では、フィルタ10の上流側(前段触媒14の下流側)の排ガス温度と、フィルタ10の下流側(後段触媒15の上流側)の排ガス温度とをそれぞれ検出して、エンジンECU3へ検出信号を出力する。   Further, the exhaust aftertreatment device 11 is provided with a differential pressure sensor 23, a pressure sensor 24, and temperature sensors 25 and 26. The differential pressure sensor 23 detects the differential pressure of the exhaust gas before and after the filter 10 (upstream side and downstream side) and outputs a detection signal to the engine ECU 3. The pressure sensor 24 detects the exhaust gas pressure upstream of the filter 10. Then, a detection signal is output to the engine ECU 3, and the temperature sensors 25 and 26 detect the exhaust gas temperature upstream of the filter 10 (downstream of the front catalyst 14) and the downstream side of the filter 10 (upstream of the rear catalyst 15). The exhaust gas temperature is detected and a detection signal is output to the engine ECU 3.
排気後処理装置11の上流側における排気管13の途中には、エキゾーストブレーキのエキゾーストバルブ(排気絞り弁)27が設けられており、エンジンECU3からの制御信号に基づき、エキゾーストバルブ27の駆動装置28が作動して、エキゾーストバルブ27が閉じることにより、エキゾースブレーキが働くようになっている。   An exhaust valve (exhaust throttle valve) 27 for an exhaust brake is provided in the middle of the exhaust pipe 13 on the upstream side of the exhaust aftertreatment device 11, and a drive device 28 for the exhaust valve 27 is based on a control signal from the engine ECU 3. When the exhaust valve 27 is closed and the exhaust valve 27 is closed, the exhaust brake is activated.
排気マニホールド12の出口部には、ターボチャージャのウエストゲートバルブ29が設けられており、エンジンECU3からの制御信号に基づき、ウエストゲートバルブ29の駆動装置30が作動してウエストゲートバルブ29が開くことにより、排気マニホールド12から排ガスタービン16をバイパスして排気管13へと排ガスを逃がすことができるようになっている。   A turbocharger wastegate valve 29 is provided at the outlet of the exhaust manifold 12, and the drive device 30 of the wastegate valve 29 is activated based on a control signal from the engine ECU 3 to open the wastegate valve 29. Thus, the exhaust gas can be escaped from the exhaust manifold 12 to the exhaust pipe 13 by bypassing the exhaust gas turbine 16.
また、ディーゼルエンジン12には、NOX の低減を目的として排ガス再循環装置(EGR)31が設けられている。EGR31は、排気マニホールド12から吸気マニホールド17へと通じる再循環配管32と、再循環配管32の途中に設けられた排ガス冷却器33と、再循環配管32の排ガス入口に設けられたEGRバルブ34とを有してなり、エンジンECU3からの制御信号に基づき、EGRバルブ34の駆動装置35が作動してEGRバルブ34を開閉することにより、排ガスの再循環量を調整するようになっている。 Further, the diesel engine 12, an exhaust gas recirculation device (EGR) 31 is provided for the purpose of reducing the NO X. The EGR 31 includes a recirculation pipe 32 leading from the exhaust manifold 12 to the intake manifold 17, an exhaust gas cooler 33 provided in the middle of the recirculation pipe 32, and an EGR valve 34 provided at the exhaust gas inlet of the recirculation pipe 32. Based on the control signal from the engine ECU 3, the drive device 35 of the EGR valve 34 is operated to open and close the EGR valve 34, thereby adjusting the recirculation amount of the exhaust gas.
一方、ディーゼルエンジン1の吸気系には、吸気マニホールド17と、吸気マニホールド17に接続された吸気管18と、吸気管18の途中に配備されたインタークーラ20と、吸気管18の途中に配備され排ガスタービン16によって回転駆動されるターボチャージャのコンプレッサ19とが設けられている。従って、吸気は吸気管18、インタークーラ20、吸気マニホールド17とを順に流れて、ディーゼルエンジン1の燃焼室に吸入される。   On the other hand, the intake system of the diesel engine 1 is provided with an intake manifold 17, an intake pipe 18 connected to the intake manifold 17, an intercooler 20 provided in the middle of the intake pipe 18, and in the middle of the intake pipe 18. A turbocharger compressor 19 that is rotationally driven by the exhaust gas turbine 16 is provided. Therefore, intake air flows in the intake pipe 18, the intercooler 20, and the intake manifold 17 in order, and is sucked into the combustion chamber of the diesel engine 1.
また、吸気管18にはエアフローセンサ36が設けられている。エアフローセンサ36では、吸入されてディーゼルエンジン12の各燃焼室へと供給される吸入空気量を検出して、エンジンECU3へ検出信号を出力する。更に、吸気管18の途中には吸気絞り弁37が設けられており、エンジンECU3からの制御信号に基づき、吸気絞り弁37の駆動装置38が作動して吸気絞り弁37が開閉することにより、前記吸入空気量を調整することができるようになっている。   An air flow sensor 36 is provided in the intake pipe 18. The air flow sensor 36 detects the amount of intake air that is sucked and supplied to each combustion chamber of the diesel engine 12 and outputs a detection signal to the engine ECU 3. Further, an intake throttle valve 37 is provided in the middle of the intake pipe 18, and based on a control signal from the engine ECU 3, a drive device 38 of the intake throttle valve 37 is operated to open and close the intake throttle valve 37. The intake air amount can be adjusted.
また、車室内のインストルメントパネル39には、走行時強制再生を実行中であることなどをドライバに報知する強制再生報知手段としての強制再生ランプ40と、PM堆積量の異常など何らかの異常があったことをドライバに警告するフェールランプ41と、ドライバが手動操作してエンジンECU3に停車時強制再生の開始を指示するための強制再生開始スイッチ42とが設けられている。強制再生ランプ40及びフェールランプ41の点灯/消灯は、エンジンECU3からの制御信号によって制御される。強制再生スイッチ42の操作信号は、エンジンECU3へ出力される。   In addition, the instrument panel 39 in the passenger compartment has some abnormalities such as a forced regeneration lamp 40 as a forced regeneration notification means for notifying the driver that the forced regeneration during running is being performed, and an abnormal PM accumulation amount. There is provided a fail lamp 41 that warns the driver of this, and a forced regeneration start switch 42 that is manually operated by the driver and instructs the engine ECU 3 to start forced regeneration when the vehicle is stopped. Turning on / off of the forced regeneration lamp 40 and the fail lamp 41 is controlled by a control signal from the engine ECU 3. An operation signal of the forced regeneration switch 42 is output to the engine ECU 3.
また、エンジンECU3では、車速を検出する車速センサ43の検出信号、パーキングブレーキのON/OFF状態などを検出するブレーキセンサ44の検出信号、ギヤのニュートラル状態などを検出するギヤ位置センサ45の検出信号、クラッチの接続状態を検出するクラッチセンサ46の検出信号なども入力するようになっている。   Further, in the engine ECU 3, a detection signal of a vehicle speed sensor 43 that detects a vehicle speed, a detection signal of a brake sensor 44 that detects an ON / OFF state of a parking brake, a detection signal of a gear position sensor 45 that detects a neutral state of a gear, etc. Also, a detection signal of the clutch sensor 46 for detecting the clutch connection state is input.
ここで、図2〜図9に基づき、フィルタ10の強制再生制御について説明する。   Here, the forced regeneration control of the filter 10 will be described with reference to FIGS.
図2に示すグラフは横軸が車両の走行距離又は走行時間、縦軸がフィルタ10のPM堆積量である。図2において、(1)は比較的負荷の高い走行で排ガス温度が高いため(例えば250℃以上)、フィルタ10の連続再生が成立している状態を示している。このときには、前段触媒14によるフィルタ10の連続再生が十分に行われることにより、PM排出量とPM燃焼量のバランスがとれるため、PM堆積量は増加せずに比較的低いレベルでほぼ一定している。従って、このときには強制再生は不要であり、通常運転を行う。   In the graph shown in FIG. 2, the horizontal axis represents the travel distance or travel time of the vehicle, and the vertical axis represents the PM accumulation amount of the filter 10. In FIG. 2, (1) shows a state in which continuous regeneration of the filter 10 is established because the exhaust gas temperature is high (for example, 250 ° C. or higher) while traveling at a relatively high load. At this time, since the continuous regeneration of the filter 10 by the front catalyst 14 is sufficiently performed, the PM emission amount and the PM combustion amount are balanced, so that the PM accumulation amount does not increase and is substantially constant at a relatively low level. Yes. Therefore, at this time, forced regeneration is unnecessary and normal operation is performed.
一方、市街地走行等のように比較的低負荷で排ガス温度の低い状態が継続するような運転条件では、酸化触媒を用いた連続再生だけでは十分なPM燃焼(酸化)が得られず、フィルタ10の連続再生が成立しないことがあり、この場合には、(2)のように走行距離(時間)の増加に応じてPM堆積量が増加してしまう。   On the other hand, under an operating condition in which the state of the exhaust gas temperature continues at a relatively low load, such as traveling in an urban area, sufficient PM combustion (oxidation) cannot be obtained only by continuous regeneration using an oxidation catalyst, and the filter 10 In some cases, the PM accumulation amount increases as the travel distance (time) increases as shown in (2).
そこで、エンジンECU3では、(2)のようにPM堆積量が増加して、PM堆積量検出手段(詳細後述)によるPM堆積量検出値が第1設定値Aに達する第1の状態となったときには(A1参照)、車両走行時に強制再生手段(詳細後述)を作動させることにより、即ち、エンジンECU3による燃料のポスト噴射制御などを行うことにより(詳細後述)、フィルタ10を強制的に再生する走行時強制再生制御を行う。その結果、PM堆積量は(3)のように低下する。その後も運転状態に変化がなければ再びPM堆積量が増加するため、同様に走行時強制再生制御が繰り返される(A2、A3参照)。なお、この場合の走行時とはエンジン1が負荷状態の場合だけに限らず、アイドリング状態(エンジン1が無負荷状態で空転している状態)の場合も含む。   Therefore, the engine ECU 3 is in a first state in which the PM accumulation amount increases as shown in (2) and the PM accumulation amount detection value by the PM accumulation amount detection means (details will be described later) reaches the first set value A. Sometimes (see A1), the filter 10 is forcibly regenerated by operating a forced regeneration means (described later in detail) when the vehicle is running, that is, by performing fuel post-injection control by the engine ECU 3 (described later in detail). Performs forced regeneration control during driving. As a result, the PM deposition amount decreases as shown in (3). After that, if there is no change in the operating state, the amount of accumulated PM increases again, so that the forced regeneration control during traveling is similarly repeated (see A2 and A3). The traveling time in this case includes not only the case where the engine 1 is in a load state but also the case where the engine 1 is idling (the engine 1 is idling in a no-load state).
また、この走行時強制再生の際、エンジンECU3では、PM堆積量検出値が第1設定値Aに達した時点で強制再生ランプ40を点灯させることにより(走行時強制再生が終了するまで点灯させることにより)、ドライバに走行時強制再生を実施中であることを報知する。   Further, during the forced regeneration during traveling, the engine ECU 3 turns on the forced regeneration lamp 40 when the PM accumulation amount detection value reaches the first set value A (until the forced regeneration during traveling ends). ) To inform the driver that the forced regeneration during driving is in progress.
そして更には、極低負荷運転等、排ガス温度が大幅に低い場合には走行時強制再生が成立しないことがあり、このような運転条件が継続される場合には、(4)のように更にフィルタ10へのPM堆積量が増加する。   Further, when the exhaust gas temperature is significantly low, such as extremely low load operation, forced regeneration during traveling may not be established, and when such operating conditions are continued, as shown in (4), The amount of PM deposited on the filter 10 increases.
そこで、エンジンECU3では、(4)のようにPM堆積量が更に増加して、前記PM堆積量検出手段によるPM堆積量検出値が第1設定値Aよりも高い第2設定値Bに達する第2の状態となったときには(B1参照)、停車時に前記強制再生手段を作動させることにより、即ち、停車時にエンジンECU3による燃料のポスト噴射制御などを行うことにより(詳細後述)、フィルタ10を強制的に再生する停車時強制再生制御を行う。   Therefore, in the engine ECU 3, the PM accumulation amount further increases as in (4), and the PM accumulation amount detection value by the PM accumulation amount detection means reaches the second set value B higher than the first set value A. 2 (see B1), the filter 10 is forced by operating the forced regeneration means when the vehicle is stopped, that is, by performing fuel post-injection control by the engine ECU 3 when the vehicle is stopped (details will be described later). To perform forced regeneration control when the vehicle is stopped.
この停車時強制再生は走行時強制再生の場合のように自動的に開始するのではなく、手動で開始される。即ち、エンジンECU3では、PM堆積量検出値が第2設定値Bに達した時点で強制再生ランプ40を点滅させることにより、停車時強制再生を行う必要があることをドライバに報知する。そして、ドライバは強制再生ランプ40の点滅を確認すると、車両を安全な場所に停車させ(エンジンは作動状態)、強制再生開始スイッチ42を手動操作する(例えば押す)。   The forced regeneration at the time of stopping is not started automatically as in the case of forced regeneration at the time of driving, but is started manually. That is, the engine ECU 3 informs the driver that the forced regeneration lamp 40 needs to be performed by stopping the blinking of the forced regeneration lamp 40 when the PM accumulation amount detection value reaches the second set value B. When the driver confirms that the forced regeneration lamp 40 is blinking, the driver stops the vehicle at a safe place (the engine is in an operating state) and manually operates (for example, pushes) the forced regeneration start switch 42.
その結果、強制再生開始スイッチ42からエンジンECU3へ操作信号が出力されて停車時強制再生の開始が指示され、この指示に基づいてエンジンECU3では停車時強制再生制御を行う。この停車時強制再生により、PM堆積量は(5)のように低下する。その後も運転状態に変化がなければ再びPM堆積量が増加するため、同様に停車時強制再生制御が繰り返される。   As a result, an operation signal is output from the forced regeneration start switch 42 to the engine ECU 3 to instruct the start of forced regeneration at the time of stopping, and the engine ECU 3 performs forced regeneration control at the time of stopping based on this instruction. Due to the forced regeneration at the time of stopping, the PM accumulation amount decreases as shown in (5). After that, if there is no change in the operating state, the amount of accumulated PM increases again, so that the forced regeneration control during stopping is repeated in the same manner.
なお、この第2の状態において、エンジンECU3では、確実に停車時に強制再生を行うようにするため、停車判断条件(アクセルペダル踏込量センサ9によって検出されるアクセルペダル踏込量が0、車速センサ43によって検出される車速が0、ブレーキセンサ44によって検出されるパーキングブレーキの状態がON(ブレーキ作動状態)、ギヤセンサ45によって検出されるギヤ状態がニュートラル)を満足し、且つ、その後に強制再生開始スイッチ42が操作されたときに停車時強制再生を開始する。   In this second state, the engine ECU 3 makes sure that the forced regeneration is performed when the vehicle is stopped, so that the stop judgment condition (the accelerator pedal depression amount detected by the accelerator pedal depression amount sensor 9 is 0, the vehicle speed sensor 43 The vehicle speed detected by the brake sensor 44 is 0, the parking brake state detected by the brake sensor 44 is ON (brake operation state), and the gear state detected by the gear sensor 45 is neutral), and then the forced regeneration start switch When the vehicle is operated, forced regeneration is started when the vehicle is stopped.
これらの停車判断条件の何れか1つの条件が満足しているときに停車状態であると判断してもよく、より確実には複数(全部の場合も含む)の条件が満足しているときに停車状態であると判断してもよい。更には、クラッチセンサ4によって検出されるクラッチ状態が接続状態であること、即ち、ドライバがクラッチペダルを踏み込んでいないことを確認することも、判断条件に加えてもよい。これにより、ドライバが車両を走行させようとしていないことを、より確実に確認することができる。   When any one of these stop determination conditions is satisfied, it may be determined that the vehicle is in a stopped state, and more reliably when a plurality of (including all cases) conditions are satisfied. It may be determined that the vehicle is stopped. Furthermore, it may be added to the determination condition that the clutch state detected by the clutch sensor 4 is a connected state, that is, that the driver has not depressed the clutch pedal. Thereby, it can confirm more reliably that the driver is not going to drive a vehicle.
更に、ドライバが強制再生開始スイッチ42を操作しないことなどにより停車時強制再生が行われないときや、停車時強制再生が不十分であるときなどには、(6)のように更にフィルタ10へのPM堆積量が増加してPM過堆積状態となることもある。   Further, when the driver does not operate the forced regeneration start switch 42 and the forced regeneration at the time of stopping is not performed, or when the forced regeneration at the time of stopping is insufficient, the filter 10 is further passed to as shown in (6). In some cases, the amount of accumulated PM increases, resulting in a PM overdeposition state.
そこで、エンジンECU3では、(6)のようにPM堆積量が更に増加して、前記PM堆積量検出手段によるPM堆積量検出値が第2設定値Bよりも高い第3設定値Cに達する第3の状態となったときには(C1参照)、警告手段としてのフェールランプ41と強制再生ランプ40とを点灯させすることにより、ドライバにPM堆積量の異常を警告する。   Therefore, in the engine ECU 3, the PM accumulation amount further increases as in (6), and the PM accumulation amount detection value by the PM accumulation amount detection means reaches the third setting value C higher than the second setting value B. When the state 3 is reached (see C1), the fail lamp 41 and the forced regeneration lamp 40 serving as warning means are lit to warn the driver of the PM accumulation amount abnormality.
ドライバはフェールランプ41と強制再生ランプ40の点灯(PM堆積量の異常警告)を確認すると、車両を運転してディーラへと運び、ディーラでのフィルタ整備を依頼して、確実なフィルタ10の再生処理を実施する。この場合、PMが堆積している当該フィルタの再生処理が完了するのを待つのではなく、当該フィルタと、既に再生処理済みの他のフィルタと交換するようにしてもよい。   When the driver confirms that the fail lamp 41 and the forced regeneration lamp 40 are lit (abnormal warning of the PM accumulation amount), the driver drives the vehicle to the dealer, requests the dealer to maintain the filter, and reliably regenerates the filter 10. Perform the process. In this case, instead of waiting for the regeneration process of the filter on which PM is deposited to be completed, the filter may be replaced with another filter that has already been regenerated.
また、エンジンECU3では、第3の状態となったとき、排ガス温度が所定温度(例えば400℃)以上にならないように車両の走行制限をして、フィルタ10の温度を前記所定温度以上に上げないようにする。第3の状態では、PM堆積限界には達していないものの、PM過堆積状態であるため、排ガス温度が高温になってフィルタ10の温度が高くなると、フィルタ10に堆積しているPMが一気に燃焼してフィルタ10の劣化や破損を招くおそれがあるためである。このときの走行制限としては、例えば、第3の状態のときにアクセルペダル踏込量の入力信号を制限するフィルタを設けることや、燃料噴射量の上限値を規定することなどによって燃料噴射量を制限することにより、図3に示すように負荷(トルクτ)とエンジン回転数Neとを制限して、排ガス温度(フィルタ温度)を前記所定温度以下に制限する。   Further, when the engine ECU 3 is in the third state, the vehicle is restricted so that the exhaust gas temperature does not exceed a predetermined temperature (for example, 400 ° C.), and the temperature of the filter 10 is not increased above the predetermined temperature. Like that. In the third state, although the PM deposition limit has not been reached, the PM is over-deposited, so when the exhaust gas temperature becomes high and the temperature of the filter 10 increases, the PM deposited on the filter 10 burns at once. This is because the filter 10 may be deteriorated or damaged. As the travel restriction at this time, the fuel injection amount is limited by, for example, providing a filter that restricts the input signal of the accelerator pedal depression amount in the third state, or defining an upper limit value of the fuel injection amount. Thus, as shown in FIG. 3, the load (torque τ) and the engine speed Ne are limited, and the exhaust gas temperature (filter temperature) is limited to the predetermined temperature or less.
PM堆積限界Dは、PMの燃焼によりDPFが異常な高温となって破損する恐れがある限界のPM堆積量であり、フィルタ10の材質などによって決まる。   The PM accumulation limit D is a limit amount of PM accumulation that may cause the DPF to become abnormally high temperature due to the combustion of PM, and is determined by the material of the filter 10 and the like.
図4〜図9に基づき、本実施の形態の強制再生制御について更に詳述する。   Based on FIGS. 4 to 9, the forced regeneration control of this embodiment will be described in more detail.
まず、図4に基づき、強制再生時期の検知について説明する。図4に示すようにPM堆積量検出手段としては、フィルタ差圧に基づいてPM堆積量を検出する第1検出手段と、空気過剰率とフィルタ温度とに基づく簡易計算によってPM堆積量を検出する第2検出手段と、車両の走行距離を検出する第3検出手段とがある。   First, detection of forced regeneration time will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the PM accumulation amount detection means detects the PM accumulation amount by a first detection means for detecting the PM accumulation amount based on the filter differential pressure, and a simple calculation based on the excess air ratio and the filter temperature. There are second detection means and third detection means for detecting the travel distance of the vehicle.
詳述すると、図4に示すようにエンジンECU3では、まず、差圧センサ23によって検出されるフィルタ10の上流側と下流側の差圧(フィルタ差圧)に基づいて第1PM堆積量を求め(ステップS1,S2:フィルタ差圧によるPM堆積量の計算手法の詳細は後述)、且つ、空気過剰率が所定の閾値以下となる空気過剰率頻度とフィルタ温度が所定の閾値以上となるフィルタ温度頻度とに基づく簡易計算によって第2PM堆積量を求める(ステップS3,S4:簡易計算手法の詳細は後述)。   Specifically, as shown in FIG. 4, the engine ECU 3 first obtains the first PM accumulation amount based on the differential pressure (filter differential pressure) between the upstream side and the downstream side of the filter 10 detected by the differential pressure sensor 23 ( Steps S1 and S2: Details of the calculation method of the PM accumulation amount by the filter differential pressure will be described later), and the excess air frequency at which the excess air ratio is equal to or lower than a predetermined threshold and the filter temperature frequency at which the filter temperature is equal to or higher than the predetermined threshold The second PM deposition amount is obtained by simple calculation based on (Steps S3 and S4: Details of the simple calculation method will be described later).
そして、第1PM堆積量と第2PM堆積量の大きい方を選択し(ステップS5)、選択された第1PM堆積量又は第2PM堆積量と、第1設定値A、第2設定値B及び第3設定値Cとを比較することにより、第1PM堆積量又は第2PM堆積量が、第1設定値A、第2設定値B又は第3設定値Cに達したと判定したときには(ステップS6)、走行時強制再生を開始もしくは停車時強制再生を促すとともに(ステップS7)、PM堆積量の異常警告のためにフェールランプ41及び強制再生ランプ40を点灯する。   Then, the larger one of the first PM deposition amount and the second PM deposition amount is selected (step S5), the selected first PM deposition amount or second PM deposition amount, the first set value A, the second set value B, and the third When it is determined that the first PM deposition amount or the second PM deposition amount has reached the first set value A, the second set value B, or the third set value C by comparing with the set value C (step S6), The forced regeneration during driving is started or forced regeneration when stopped (step S7), and the fail lamp 41 and the forced regeneration lamp 40 are lit to warn of an abnormal PM accumulation amount.
フィルタ差圧に基づいてPM堆積量を求める手法は比較的確実性の高いものであり、PM堆積量検出手段として望ましいものではあるが、連続再生時にはフィルタ10の中央部と外周部でPMの酸化除去状態に差が生じてPM堆積量とフィルタ差圧との相関が悪化することがあり、その結果、PM堆積量の検出値が実際よりも少なくなることがある。このため、上記のようにフィルタ差圧による第1PM堆積量と、簡易計算による第2PM堆積量の大きい方を選択する構成としている。   Although the method for obtaining the PM accumulation amount based on the filter differential pressure is relatively reliable and desirable as a PM accumulation amount detection unit, the oxidation of PM is performed at the central portion and the outer peripheral portion of the filter 10 during continuous regeneration. A difference may occur in the removal state, and the correlation between the PM accumulation amount and the filter differential pressure may deteriorate, and as a result, the detected value of the PM accumulation amount may be smaller than the actual value. For this reason, as described above, the larger one of the first PM accumulation amount by the filter differential pressure and the second PM accumulation amount by the simple calculation is selected.
更に、図4に示すようにエンジンECU3では、図示しない走行距離計などの走行距離計測手段によって計測する走行距離が、所定値に達するごとに強制再生(走行時強制再生又は停車時強制再生)を繰り返し行う(ステップS6,S7)。この強制再生は、上記のような第1PM堆積量又は第2PM堆積量と第1設定値A及び第2設定値Bとの比較結果に基づいて実施される強制再生とは別に実施する。   Further, as shown in FIG. 4, the engine ECU 3 performs forced regeneration (forced regeneration during traveling or forced regeneration when stopped) every time the travel distance measured by a travel distance measuring means such as a travel distance meter (not shown) reaches a predetermined value. Repeatedly (steps S6 and S7). This forced regeneration is performed separately from the forced regeneration performed based on the comparison result between the first PM deposition amount or the second PM deposition amount and the first set value A and the second set value B as described above.
走行距離に基づいてPM堆積量を推定(検出)することは、比較的精度は低いが、確実性が高いため、所定の走行距離に達するごとに強制再生を行うことは有効である。フィルタの強制再生を繰り返し行うことによって上述の第1検出手段及び第2検出手段により算出されたPM堆積量の値に誤差が生じてしまうことは不可避であるが、走行距離が所定値に達するごとに強制再生を行うことにより、その誤差分をリセットすることができ、第1及び第2検出手段により適正なPM堆積量の値を得ることができる。   Estimating (detecting) the PM accumulation amount based on the travel distance is relatively low in accuracy, but has high reliability. Therefore, it is effective to perform forced regeneration every time the predetermined travel distance is reached. Although it is inevitable that an error occurs in the value of the PM accumulation amount calculated by the first detection unit and the second detection unit by repeatedly performing the forced regeneration of the filter, every time the travel distance reaches a predetermined value. When the forced regeneration is performed, the error can be reset, and an appropriate value of the PM deposition amount can be obtained by the first and second detection means.
次に、図5〜図7に基づき、PM堆積量の簡易計算手法について説明する。図5及び次式に示すように今回(現在)のPM堆積量PM2(g/L)は、前回求めたPM堆積量PM1(g/L)に、その後のΔt時間の間に堆積するPM堆積量ΔPMを加えることによって求める。   Next, a simple calculation method for the PM deposition amount will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5 and the following equation, the current (current) PM deposition amount PM2 (g / L) is the PM deposition amount accumulated during the subsequent Δt time on the previously determined PM deposition amount PM1 (g / L). It is determined by adding the quantity ΔPM.
PM2=PM1+ΔPM
=PM1+(PM排出量−PM燃焼量)
=PM1+(a・Δt−b・PM1・Δt)
=PM1+Δt(a−b・PM1)
PM2 = PM1 + ΔPM
= PM1 + (PM emission amount-PM combustion amount)
= PM1 + (a · Δt−b · PM1 · Δt)
= PM1 + Δt (ab−PM1)
PM堆積量ΔPMは、上式のようにΔt時間の間のPM排出量とPM燃焼量との差(PM排出量−PM燃焼量)によって求めることができる。PM排出量とは、ディーゼルエンジン1から排出されるPM量であり、PM燃焼量とは、連続再生などにより、フィルタ10から酸化(燃焼)除去されるPM量である。   The PM deposition amount ΔPM can be obtained from the difference between the PM emission amount and the PM combustion amount during the Δt time (PM emission amount−PM combustion amount) as in the above equation. The PM emission amount is the PM amount discharged from the diesel engine 1, and the PM combustion amount is the PM amount that is oxidized (combusted) and removed from the filter 10 by continuous regeneration or the like.
PM排出量は、上式のようにPM排出率a(g/h)にΔtを掛けることによって求める。PM排出率aと、Δt時間の間に空気過剰率λが閾値以下となる頻度(空気過剰率頻度:λ頻度)との間には、図6(a)に示すようにλ頻度の増加に応じてPM排出率aも増加するような相関がある。   The PM emission amount is obtained by multiplying the PM emission rate a (g / h) by Δt as in the above equation. Between the PM emission rate a and the frequency at which the excess air ratio λ becomes equal to or less than the threshold value during the Δt time (the excess air rate frequency: λ frequency), the λ frequency increases as shown in FIG. Accordingly, there is a correlation such that the PM emission rate a also increases.
空気過剰率λは、エアフローセンサ36で検出される吸入空気量Qaと、アクセルペダル踏込量センサ9によって検出されるアクセルペダル踏込量から求める燃料噴射量Qfとに基づき、次式から求める。   The excess air ratio λ is obtained from the following equation based on the intake air amount Qa detected by the air flow sensor 36 and the fuel injection amount Qf obtained from the accelerator pedal depression amount detected by the accelerator pedal depression amount sensor 9.
λ=Qa/(Qf・14.7)   λ = Qa / (Qf · 14.7)
そして、Δt時間の間にこの空気過剰率λが所定の閾値以下となるλ頻度を求め(例えばΔt時間の間に10回に対して3回閾値以下となればλ頻度は3/10)、このλ頻度と、予め実験などで求めてエンジンECU3のメモリなどに設定(記憶)しておいた図6(a)のようなλ頻度とPM排出率aとの相関マップとに基づき、PM排出率aを求め、このPM排出率aを用いて上記のようにPM排出量を求める。   Then, a λ frequency at which the excess air ratio λ is equal to or less than a predetermined threshold value during Δt time is obtained (for example, λ frequency is 3/10 if it is equal to or less than 3 times for 10 times during Δt time), Based on this λ frequency and a correlation map between the λ frequency and the PM discharge rate a as shown in FIG. The rate a is obtained, and the PM emission amount is obtained as described above using the PM emission rate a.
一方、PM燃焼量は、上式のようにPM燃焼率係数bに前回のPM堆積量PM1とΔtとを掛けることによって求める。即ち、PM燃焼率係数bとPM堆積量PM1と掛けることよってPM燃焼率(g/h)を求め、このPM燃焼率にΔtを掛けることによってPM燃焼量を求める。PM燃焼率係数bと、Δt時間の間にフィルタ10の温度が閾値以上となる頻度(フィルタ温度頻度)との間には、図6(b)に示すようにフィルタ温度頻度の増加に応じてPM燃焼率係数bも増加するような相関がある。   On the other hand, the PM combustion amount is obtained by multiplying the PM combustion rate coefficient b by the previous PM deposition amount PM1 and Δt as in the above equation. That is, the PM combustion rate (g / h) is obtained by multiplying the PM combustion rate coefficient b and the PM accumulation amount PM1, and the PM combustion amount is obtained by multiplying this PM combustion rate by Δt. Between the PM combustion rate coefficient b and the frequency (filter temperature frequency) at which the temperature of the filter 10 becomes equal to or higher than the threshold value during Δt time, as shown in FIG. There is a correlation such that the PM combustion rate coefficient b also increases.
排ガス温度をフィルタ温度とみなすことができるため、ここでは温度センサ25で検出されるフィルタ10の上流側の排ガス温度をフィルタ10の温度としている。そして、Δt時間の間にこのフィルタ温度が閾値以上となるフィルタ温度頻度を求め(例えばΔt時間の間に10回比較して3回閾値以上となればフィルタ温度頻度は3/10)、このフィルタ温度頻度と、予め実験などで求めてエンジンECU3のメモリなどに設定(記憶)しておいた図6(b)のようなフィルタ温度頻度とPM燃焼率係数bとの相関マップとに基づき、PM燃焼率係数bを求め、このPM燃焼率係数bを用いて上記のようにPM燃焼量を求める。   Since the exhaust gas temperature can be regarded as the filter temperature, the exhaust gas temperature upstream of the filter 10 detected by the temperature sensor 25 is used as the temperature of the filter 10 here. Then, the filter temperature frequency at which the filter temperature becomes equal to or higher than the threshold value during Δt time is obtained (for example, the filter temperature frequency is 3/10 if the threshold temperature is equal to or higher than 3 times during Δt time). Based on the temperature frequency and the correlation map between the filter temperature frequency and the PM combustion rate coefficient b as shown in FIG. The combustion rate coefficient b is obtained, and the PM combustion amount is obtained as described above using the PM combustion rate coefficient b.
フィルタ10に堆積したPMは、通常、例えば600℃程度の高温で酸素により酸化(燃焼)除去が可能であるが、前段触媒14などの酸化触媒を用いた連続再生においては、例えば250℃程度の低温でも、PMの酸化(燃焼)除去が可能である。このため、ここではフィルタ温度に対する閾値を、例えば250℃とする。   The PM deposited on the filter 10 can be oxidized (combusted) and removed by oxygen at a high temperature of, for example, about 600 ° C., but in continuous regeneration using an oxidation catalyst such as the pre-stage catalyst 14, for example, about 250 ° C. Even at low temperatures, oxidation (combustion) removal of PM is possible. For this reason, the threshold value with respect to the filter temperature is, for example, 250 ° C. here.
簡易計算手順は図7に示すとおりである。即ち、まず、ディーゼルエンジン1の空気過剰率λとフィルタ10のフィルタ温度Tfとを求め(ステップS11,S12)、これらの空気過剰率λ及びフィルタ温度Tfとそれぞれの閾値とからΔt時間の間のλ頻度とフィルタ温度頻度を求める(ステップS13)。その後、λ頻度と相関マップからPM排出率aを求め(ステップS14)、且つ、フィルタ温度頻度と相関マップからPM燃焼率係数bを求める(ステップS15)。   The simple calculation procedure is as shown in FIG. That is, first, the excess air ratio λ of the diesel engine 1 and the filter temperature Tf of the filter 10 are obtained (steps S11 and S12), and between the excess air ratio λ and the filter temperature Tf and their respective threshold values, Δt time. The λ frequency and the filter temperature frequency are obtained (step S13). Thereafter, the PM emission rate a is obtained from the λ frequency and the correlation map (step S14), and the PM combustion rate coefficient b is obtained from the filter temperature frequency and the correlation map (step S15).
続いて、PM排出率aからΔt時間の間のPM排出量を求め(ステップS16)、且つ、PM燃焼率係数bと前回のPM堆積量PM1とからΔt時間の間のPM燃焼量を求める(ステップS17)。そして、これらのPM排出量とPM燃焼量との差からΔt時間の間のPM堆積量ΔPMを求め(ステップS18)、このPM堆積量ΔPMと、前回のPM堆積量PM1とから今回(現在)のPM堆積量PM2を求める(ステップS19)。なお、この場合、前回のPM堆積量PM1の初期値は、例えば0とする。   Subsequently, the PM emission amount during Δt time from the PM emission rate a is obtained (step S16), and the PM combustion amount during Δt time is obtained from the PM combustion rate coefficient b and the previous PM accumulation amount PM1 (step S16). Step S17). Then, a PM deposition amount ΔPM during Δt time is obtained from the difference between the PM emission amount and the PM combustion amount (step S18), and this (current) from this PM deposition amount ΔPM and the previous PM deposition amount PM1. PM accumulation amount PM2 is obtained (step S19). In this case, the initial value of the previous PM deposition amount PM1 is set to 0, for example.
次に、フィルタ差圧によるPM堆積量の計算手法について説明する。フィルタ差圧ΔPに基づき、次式から、PM堆積量PMfを算出することができる。   Next, a method for calculating the PM deposition amount based on the filter differential pressure will be described. Based on the filter differential pressure ΔP, the PM deposition amount PMf can be calculated from the following equation.
ΔP=C・μ・Qα
=(C1・(PMf+a))・μ・Qα
1・(PMf+a)=ΔP/(μ・Qα
PMf=(1/C1 )(ΔP/(μ・Qα ))−a
ΔP = C ・ μ ・ Q α
= (C 1 · (PMf + a)) · μ · Q α
C 1 · (PMf + a) = ΔP / (μ · Q α )
PMf = (1 / C 1 ) (ΔP / (μ · Q α )) − a
ここで、フィルタ差圧ΔPは、差圧センサ23によるフィルタ差圧検出値を用いる。μは粘度係数であり、排ガス温度Tの関数(μ=f(T))として求めることができる。Qは排ガス流量であり、次式より算出する。C,C1 ,α,aは実験により求めた定数である。 Here, a filter differential pressure detection value obtained by the differential pressure sensor 23 is used as the filter differential pressure ΔP. μ is a viscosity coefficient and can be obtained as a function of the exhaust gas temperature T (μ = f (T)). Q is the exhaust gas flow rate and is calculated from the following equation. C, C 1 , α, and a are constants obtained by experiments.
Q=MRT/P
ここで、M:排気質量流量
R:ガス定数
T:フィルタ温度
P:フィルタ入口温度 である。
Q = MRT / P
Where M: exhaust mass flow rate
R: Gas constant
T: Filter temperature
P: Filter inlet temperature.
次に、図8に基づき、走行時強制再生制御について説明する。図8において横軸は時間、縦軸は前段触媒出口温度(フィルタ入口温度)であり、低速走行時を想定している。なお、前段触媒14の出口温度(フィルタ10の入口温度)は、温度センサ25によって検出される。   Next, the forced regeneration control during traveling will be described based on FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the upstream catalyst outlet temperature (filter inlet temperature), which is assumed to be during low-speed running. Note that the outlet temperature of the upstream catalyst 14 (the inlet temperature of the filter 10) is detected by a temperature sensor 25.
図8に示すように本実施の形態では、走行時強制再生の際に単に燃料のポスト噴射を行うのではなく、吸気絞りなどの排ガス昇温手段により排ガス温度を高めて前段触媒の活性化を行う。   As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the post-catalyst is not simply injected at the time of forced regeneration during travel, but the exhaust gas temperature is raised by the exhaust gas temperature raising means such as the intake throttle to activate the front catalyst. Do.
詳述すると、図8の(1)の時点でPM堆積量の検出値が第1設定値Aに達して走行時強制再生の時期が検知されると、比較的噴射時期の早いポスト噴射であるアーリーポスト噴射を開始する。そして、(1)の時点から(2)の時点までのエンジン条件Aの領域では、吸気絞り弁37を閉じて吸気絞りを行うことにより吸気量を低減すること(但し、アイドリング時は除く)、ウエストゲートバルブ29を開いて吸気量を低減すること、主噴射の燃料噴射量を増やしてアイドリング時のエンジン回転数(アイドリング回転数)を上昇させること等により、前段触媒14を通過する排ガスの温度を上昇させて前段触媒14を触媒活性温度(例えば250℃)まで上昇させる。   More specifically, when the detection value of the PM accumulation amount reaches the first set value A at the time of (1) in FIG. 8 and the time of forced regeneration during traveling is detected, the post injection is relatively early. Start early post injection. In the region of the engine condition A from the time point (1) to the time point (2), the intake air amount is reduced by closing the intake throttle valve 37 and performing the intake air throttle (except during idling), The temperature of the exhaust gas passing through the front catalyst 14 is increased by opening the waste gate valve 29 to reduce the intake air amount, increasing the fuel injection amount of the main injection to increase the engine speed during idling (idling speed), etc. To raise the pre-stage catalyst 14 to the catalyst activation temperature (for example, 250 ° C.).
(2)の時点で温度センサ25の検出値から、前段触媒出口温度が250℃に達したことを確認したら、ポスト噴射のタイミングなどが設定されたポストマップを切り替えて、アーリーポスト噴射から、比較的噴射時期の遅いポスト噴射であるレイトポスト噴射1に切り替える。   After confirming from the detection value of the temperature sensor 25 at the time of (2) that the pre-catalyst outlet temperature has reached 250 ° C., switch the post map in which the post injection timing is set and compare it from the early post injection. The post-injection is switched to the late post-injection 1 which is a post-injection with a late target injection timing.
(2)の時点から(5)の時点までのエンジン条件Bの領域でも、吸気絞り弁37を閉じて吸気絞りを行うこと、ウエストゲートバルブ29を開いて吸気量を低減すること、EGRバルブ34を閉じてEGRカット(排ガス再循環量の低減)等をすることにより、排ガス温度を上昇させる。   Even in the region of the engine condition B from the time point (2) to the time point (5), the intake throttle valve 37 is closed to perform the intake throttle, the wastegate valve 29 is opened to reduce the intake amount, and the EGR valve 34 The exhaust gas temperature is raised by closing EGR and performing EGR cut (reduction of the exhaust gas recirculation amount).
前段触媒出口温度が上昇して、温度センサ25の前段触媒出口温度検出値が所定値(例えば600℃)に達したことを確認したら、この前段触媒出口温度検出値をフィードバックして、前段触媒出口温度(フィルタ入口温度)を前記所定温度に維持するようにポスト噴射量を制御しフィードバック制御を行う。   When it is confirmed that the upstream catalyst outlet temperature has risen and the upstream catalyst outlet temperature detection value of the temperature sensor 25 has reached a predetermined value (for example, 600 ° C.), the upstream catalyst outlet temperature detection value is fed back and the upstream catalyst outlet temperature detected. Feedback control is performed by controlling the post injection amount so as to maintain the temperature (filter inlet temperature) at the predetermined temperature.
600℃に達した時点から(5)の時点までの酸素供給量(吸入空気量)の積算値が所定値に達したことを確認したら、レイトポスト噴射を終了、即ち、走行時強制再生を終了する。   When it is confirmed that the integrated value of the oxygen supply amount (intake air amount) from the time of reaching 600 ° C. to the time of (5) has reached a predetermined value, the late post injection is terminated, that is, the forced regeneration during traveling is terminated. To do.
次に、図9に基づき、停車時強制再生制御について説明する。図9において横軸は時間、縦軸はエンジン回転数である。エンジン回転数はクランク角センサ8の検出値に基づいて得られる。   Next, the forced regeneration control during stop will be described based on FIG. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents engine speed. The engine speed is obtained based on the detection value of the crank angle sensor 8.
図9に示すように本実施の形態では、停車時強制再生の際にすぐにポスト噴射を開始するのではなく、吸気絞りなどの排ガス昇温手段により排ガス温度を高めてプレヒート(前段触媒の活性化)を行った後にポスト噴射を行う。   As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the post-injection is not started immediately at the time of forced regeneration at the time of stopping, but the exhaust gas temperature is increased by the exhaust gas temperature raising means such as the intake throttle, etc. Post injection is performed.
図9の(1)の時点でPM堆積量の検出値が第2設定値Bに達して強制再生開始スイッチ42が手動操作されると、主噴射の燃料噴射量を増やしてアイドリング回転数を所定回転数まで上昇させ、(2)の時点で前記所定回転数に達したことを確認したら、プレヒートが終了する(3)の時点までこのアイドリング回転数を維持する。このことにより、前段触媒14を通過する排ガスの温度を上昇させる。また、(1)の時点から(3)の時点までのエンジン条件Aの領域では、吸気絞り弁37を閉じて吸気絞りを行うことにより吸気量を低減すること、ウエストゲートバルブ29を開いて吸気量を低減すること、エキゾーストバルブ27を閉じて排ガス量を絞ることによっても、前段触媒14を通過する排ガスの温度を上昇させる。   When the detected value of the PM accumulation amount reaches the second set value B at time (1) in FIG. 9 and the forced regeneration start switch 42 is manually operated, the fuel injection amount of the main injection is increased to set the idling rotational speed to a predetermined value. When it is confirmed that the predetermined rotational speed has been reached at the time point (2), the idling rotational speed is maintained until the time point (3) when the preheating is finished. As a result, the temperature of the exhaust gas passing through the front catalyst 14 is increased. Further, in the region of the engine condition A from the time point (1) to the time point (3), the intake air amount is reduced by closing the intake throttle valve 37 and performing the intake air throttle, and the waste gate valve 29 is opened and the intake air is reduced. The temperature of the exhaust gas that passes through the pre-stage catalyst 14 is also increased by reducing the amount and closing the exhaust valve 27 to reduce the amount of exhaust gas.
このことにより、前段触媒14は加熱(プレヒート)されて活性化される。(3)の時点で温度センサ25の検出値から、前段触媒14の温度(前段触媒出口温度)が触媒活性温度(例えば250℃)まで上昇したことを確認したら、更にアイドリング回転数を所定回転数まで上昇させた時点((4)の時点)でレイトポスト噴射を開始する。その結果、活性化された前段触媒14では、ポスト噴射によって前段触媒14に供給される未燃の燃料の酸化が促進され、その酸化熱によってフィルタ10に堆積したPMが酸化(燃焼)して除去される。レイトポスト噴射は(5)の時点まで継続する。   Thereby, the pre-stage catalyst 14 is heated (preheated) and activated. When it is confirmed from the detection value of the temperature sensor 25 at the time point (3) that the temperature of the front catalyst 14 (the front catalyst outlet temperature) has risen to the catalyst activation temperature (for example, 250 ° C.), the idling speed is further set to the predetermined speed. Late post-injection is started at the time when the pressure is increased to (time (4)). As a result, in the activated front catalyst 14, the oxidation of unburned fuel supplied to the front catalyst 14 is promoted by post injection, and the PM deposited on the filter 10 is oxidized (burned) by the oxidation heat and removed. Is done. Late post-injection continues until time (5).
この(3)の時点から(5)の時点までのエンジン条件Bの領域では、アイドリング回転数を上記のような高回転数で一定に維持するだけでなく、吸気絞り弁37を閉じて吸気絞りを行うこと、ウエストゲートバルブ29を開いて吸気量を低減することによっても、排ガス温度を昇温し、前段触媒出口温度(フィルタ入口温度)を所定温度(例えば600℃)に維持する。なお、この場合、走行時強制再生の場合と同様のフィードバック制御を行ってもよい。   In the region of the engine condition B from the time point (3) to the time point (5), not only the idling speed is kept constant at the high speed as described above, but also the intake throttle valve 37 is closed and the intake throttle is closed. The exhaust gas temperature is also raised by opening the waste gate valve 29 to reduce the intake air amount, and the upstream catalyst outlet temperature (filter inlet temperature) is maintained at a predetermined temperature (for example, 600 ° C.). In this case, the same feedback control as in the case of forced regeneration during traveling may be performed.
(4)の時点から(5)の時点までの酸素供給量(吸入空気量)の積算値が所定値に達したことを確認したら、レイトポスト噴射を終了、即ち、停車時強制再生を終了する。その後、アイドリング回転数は元の低い回転数に戻す。   When it is confirmed that the integrated value of the oxygen supply amount (intake air amount) from the time point (4) to the time point (5) has reached a predetermined value, the late post injection is terminated, that is, the forced regeneration at the time of stopping is terminated. . Thereafter, the idling speed is returned to the original low speed.
以上のように本実施の形態によれば、連続再生成立の場合には強制再生制御を行わずに燃費を確保することができ、走行時強制再生と停車時強制再生の2段階の強制再生制御により、強制再生の成立性を向上させることができ、更に何れの強制再生も不成立の場合には、フィルタ保護の観点から、PM堆積量の異常警告によりディーラでのフィルタ整備を促すため、PMの過堆積によるフィルタ破損を確実に防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, when continuous regeneration is established, fuel consumption can be ensured without performing forced regeneration control, and two-stage forced regeneration control of forced regeneration during traveling and forced regeneration when stopped Therefore, if any forced regeneration is not established, in order to promote filter maintenance at the dealer by an abnormal warning of the PM accumulation amount from the viewpoint of filter protection, Filter damage due to overdeposition can be reliably prevented.
また、本実施の形態によれば、第3の状態となったとき、排ガス温度が所定温度以上にならないように車両の走行制限をすることにより、フィルタ10の温度を前記所定温度以上に上げないようにするため、ディーラでフィルタ整備を行う前にPMの異常燃焼が発生してフィルタ10が劣化や破損が生じるのを防ぐことができる。   Further, according to the present embodiment, when the third state is reached, the temperature of the filter 10 is not raised above the predetermined temperature by restricting the running of the vehicle so that the exhaust gas temperature does not exceed the predetermined temperature. Therefore, it is possible to prevent the PM 10 from being deteriorated or damaged due to abnormal combustion of PM before the filter maintenance by the dealer.
本発明はエンジンの排ガス中に含まれるカーボン微粒子等の粒子状物質をフィルタで捕集する車両の排気浄化装置に関するものであり、特に、捕集されてフィルタに堆積した粒子状物質を酸化触媒により生成したNO2 を利用して酸化除去することよりフィルタの連続再生を行う車両の排気浄化装置に適用して有用なものである。 The present invention relates to an exhaust emission control device for a vehicle that collects particulate matter such as carbon fine particles contained in engine exhaust gas with a filter, and in particular, the particulate matter collected and deposited on the filter by an oxidation catalyst. The present invention is useful when applied to an exhaust gas purification apparatus for a vehicle that performs continuous regeneration of a filter by oxidizing and removing the generated NO 2 .
本発明の実施の形態に係る車両の排気浄化装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an exhaust emission control device for a vehicle according to an embodiment of the present invention. 前記排気浄化装置における強制再生制御の説明図である。It is explanatory drawing of the forced regeneration control in the said exhaust gas purification apparatus. 前記強制再生制御におけるフェイルモード時の走行制限の説明図である。It is explanatory drawing of the driving | running | working restrictions at the time of the fail mode in the said forced regeneration control. 前記強制再生制御における強制再生開始時期の判断手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the judgment procedure of the forced regeneration start time in the said forced regeneration control. 前記強制再生制御で用いるPM堆積量の簡易計算手法の説明図である。It is explanatory drawing of the simple calculation method of PM deposition amount used by the said forced regeneration control. 前記強制再生制御で用いるPM堆積量の簡易計算手法の説明図である。It is explanatory drawing of the simple calculation method of PM deposition amount used by the said forced regeneration control. 前記強制再生制御で用いるPM堆積量の簡易計算手法の説明図である。It is explanatory drawing of the simple calculation method of PM deposition amount used by the said forced regeneration control. 走行時強制再生制御の説明図である。It is explanatory drawing of the forced regeneration control at the time of driving | running | working. 停車時強制再生制御の説明図である。It is explanatory drawing of the forced regeneration control at the time of a stop.
符号の説明Explanation of symbols
1 ディーゼルエンジン
2 インジェクタ
3 エンジンECU
4 高圧ポンプ
5 燃圧調整部
6 コモンレール
7 燃料管路
8 クランク角センサ
9 アクセルペダル踏込量センサ
10 ディーゼルエンジンパティキュレートフィルタ
11 排気後処理装置
12 排気マニホールド
13 排気管
14 前段触媒
15 後段触媒
16 排ガスタービン
17 吸気マニホールド
18 吸気管
19 コンプレッサ
20 インタークーラ
21,22 触媒担持体
23 差圧センサ
24 圧力センサ
25,26 温度センサ
27 エキゾーストバルブ
28 駆動装置
29 ウエストゲートバルブ
30 駆動装置
31 EGR
32 再循環配管
33 排ガス冷却器
34 EGRバルブ
35 駆動装置
36 エアフローセンサ
37 吸気バルブ
38 駆動装置
39 インストルメントパネル
40 強制再生ランプ
41 フェールランプ
42 強制再生開始スイッチ
43 車速センサ
44 ブレーキセンサ
45 ギヤセンサ
46 クラッチセンサ
1 Diesel engine 2 Injector 3 Engine ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 High pressure pump 5 Fuel pressure adjustment part 6 Common rail 7 Fuel line 8 Crank angle sensor 9 Accelerator pedal depression amount sensor 10 Diesel engine particulate filter 11 Exhaust aftertreatment device 12 Exhaust manifold 13 Exhaust pipe 14 Pre-stage catalyst 15 Post-stage catalyst 16 Exhaust turbine 17 Intake manifold 18 Intake pipe 19 Compressor 20 Intercooler 21, 22 Catalyst carrier 23 Differential pressure sensor 24 Pressure sensor 25, 26 Temperature sensor 27 Exhaust valve 28 Drive device 29 Wastegate valve 30 Drive device 31 EGR
32 Recirculation piping 33 Exhaust gas cooler 34 EGR valve 35 Drive device 36 Air flow sensor 37 Intake valve 38 Drive device 39 Instrument panel 40 Forced regeneration lamp 41 Fail lamp 42 Forced regeneration start switch 43 Vehicle speed sensor 44 Brake sensor 45 Gear sensor 46 Clutch sensor

Claims (5)

  1. エンジンの排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
    前記フィルタへの前記粒子状物質の堆積量を検出する粒子状物質堆積量検出手段と、
    前記粒子状物質堆積量が所定量となった場合に警告を発する警告手段と、
    前記フィルタに堆積した前記粒子状物質を強制的に酸化除去して強制再生する強制再生手段と、
    前記粒子状物質堆積量検出手段の粒子状物質堆積量検出値に基づいて前記フィルタの強制再生制御を行う強制再生制御手段とを有し、
    この強制再生制御手段では、
    前記粒子状物質堆積量が増加して、前記粒子状物質堆積量検出値が第1設定値に達する第1の状態となったときには、車両走行時に前記強制再生手段を作動させることにより、前記フィルタを強制的に再生する走行時強制再生を行い、
    前記粒子状物質堆積量が更に増加して、前記粒子状物質堆積量検出値が前記第1設定値よりも高い第2設定値に達する第2の状態となったときには、停車時に前記強制再生手段を作動させることにより、前記フィルタを強制的に再生する停車時強制再生を行い、
    前記粒子状物質堆積量が更に増加して、前記粒子状物質堆積量検出値が前記第2設定値よりも高い第3設定値に達する第3の状態となったときには、前記警告手段を作動させて警告を発することを特徴とする車両の排気浄化装置。
    A filter for collecting particulate matter contained in the exhaust gas of the engine;
    Particulate matter accumulation amount detection means for detecting the accumulation amount of the particulate matter on the filter;
    Warning means for issuing a warning when the particulate matter accumulation amount reaches a predetermined amount;
    Forced regeneration means forcibly regenerating by forcibly removing the particulate matter deposited on the filter;
    Forced regeneration control means for performing forced regeneration control of the filter based on the particulate matter accumulation amount detection value of the particulate matter accumulation amount detection means;
    In this forced regeneration control means,
    When the particulate matter accumulation amount increases and the particulate matter accumulation amount detection value reaches the first state where the first set value is reached, the forced regeneration means is operated during vehicle travel, thereby the filter Forcibly regenerate when driving,
    When the particulate matter accumulation amount further increases and the particulate matter accumulation amount detection value reaches a second state where the second set value is higher than the first set value, the forced regeneration means is stopped when the vehicle is stopped. By performing the operation, forced regeneration at the time of stopping to forcibly regenerate the filter,
    When the particulate matter accumulation amount further increases and the particulate matter accumulation amount detection value reaches a third state in which the third set value is higher than the second set value, the warning means is activated. An exhaust emission control device for a vehicle characterized by issuing a warning.
  2. 請求項1に記載の車両の排気浄化装置において、
    前記強制再生制御手段では、前記第3の状態となったとき、排ガス温度が所定温度以上にならないように車両の走行制限をすることにより、前記フィルタの温度を前記所定温度以上に上げないようにすることを特徴とする車両の排気浄化装置。
    The exhaust emission control device for a vehicle according to claim 1,
    The forced regeneration control means prevents the temperature of the filter from rising above the predetermined temperature by restricting the vehicle so that the exhaust gas temperature does not exceed the predetermined temperature when the third state is reached. An exhaust emission control device for a vehicle.
  3. 請求項1又は2に記載の車両の排気浄化装置において、
    強制再生報知手段を有し、
    前記強制再生制御手段では、前記第1の状態となったとき、前記強制再生報知手段を作動させて走行時強制再生を実行中であることを報知し、前記第2の状態となったとき、前記強制再生報知手段を作動させて停車時強制再生を行う必要があることを報知することを特徴とする車両の排気浄化装置。
    The exhaust emission control device for a vehicle according to claim 1 or 2,
    Having forced regeneration notification means,
    In the forced regeneration control means, when the first state is reached, the forced regeneration notification means is operated to inform that the forced regeneration during running is being executed, and when the second state is reached, An exhaust emission control device for a vehicle, wherein the forced regeneration notification means is operated to notify that it is necessary to perform forced regeneration when the vehicle is stopped.
  4. 請求項1、2又は3に記載の車両の排気浄化装置において、
    前記粒子状物質堆積量検出手段として、フィルタ差圧に基づいて前記粒子状物質堆積量を検出する第1検出手段と、空気過剰率が所定の閾値以下となる空気過剰率頻度とフィルタ温度が所定の閾値以上となるフィルタ温度頻度とに基づく簡易計算によって前記粒子状物質堆積量を検出する第2検出手段とを有し、
    前記強制再生制御手段では、前記第1検出手段で検出した第1粒子状物質堆積量と、前記第2検出手段で検出した第2粒子状物質堆積量の大きい方を選択して前記粒子状物質堆積量検出値とすることを特徴とする車両の排気浄化装置。
    The exhaust emission control device for a vehicle according to claim 1, 2, or 3,
    As the particulate matter accumulation amount detection means, a first detection means for detecting the particulate matter accumulation amount based on a filter differential pressure, an air excess rate frequency at which the excess air ratio is equal to or less than a predetermined threshold, and a filter temperature are predetermined. A second detection means for detecting the particulate matter deposition amount by simple calculation based on a filter temperature frequency that is equal to or higher than a threshold of
    The forced regeneration control means selects the larger one of the first particulate matter accumulation amount detected by the first detection means and the second particulate matter accumulation amount detected by the second detection means, and selects the particulate matter. An exhaust emission control device for a vehicle, characterized in that the accumulated amount detection value is used.
  5. 請求項4に記載の車両の排気浄化装置において、
    前記粒子状物質堆積量検出手段として、車両の走行距離を検出する第3検出手段を有し、
    前記強制再生制御手段では、前記第3検出手段で検出した走行距離が所定の走行距離に達するごとに前記強制再生制御手段を作動させて前記フィルタの強制再生を行うことを特徴とする車両の排気浄化装置。
    The exhaust emission control device for a vehicle according to claim 4,
    As the particulate matter accumulation amount detection means, it has a third detection means for detecting the travel distance of the vehicle,
    The forced exhaust control means performs forced regeneration of the filter by operating the forced regeneration control means every time the travel distance detected by the third detection means reaches a predetermined travel distance. Purification equipment.
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